外源性过敏性肺泡炎的发病机制

第二十九章　外源性过敏性肺泡炎的发病机制

一、概述

外源性过敏性肺泡炎（extrinsic allergic alveolitis，EAA），又称过敏性肺炎（hypersensitivity pneumonitis，HP），是各种吸入性抗原引起的免疫介导的肺部肉芽肿性炎性疾病。这些抗原大部分是自然界的有机物，包括细菌、真菌和动物蛋白。无机物可以作为半抗原与宿主蛋白结合而形成抗原，并导致EAA。EAA在全球均有发生，越来越多的环境中存在可经空气传播的致EAA抗原。

参与EAA发病机制的免疫反应是迟发型过敏反应，在接触抗原3～8h后出现症状。临床表现类型不同，如伴有寒战、呼吸困难的发热性疾病（急性）；以呼吸困难、体重下降和咳嗽为特征的进展性疾病（亚急性）。接触的类型，一过性高浓度或持续低水平接触，可能是临床表现不同的原因。反复急性发作或进展性发展常常导致不可逆的肺部损伤，如肺纤维化或肺气肿（慢性）。例如，50%患EAA的农民（称为农民肺）其病程不可逆，大部分发展为肺气肿；由鸽蛋白引起的EAA患者（饲鸽者病，在某些区域是地方流行病）残留肺纤维化。

已提出数个EAA的诊断标准，但仍无公认标准。详尽的环境接触史和职业接触史以及对已知致病抗原的明确暴露史是诊断的关键。对有暴露史和相应症状者应该疑诊EAA。针对致病抗原的血清特异性抗体阳性支持诊断，但是需要进一步的临床评价。在80%的急性病例中X线胸片可见弥漫性间质性浸润，活动性病变患者的高分辨CT（HRCT）往往存在异常。HRCT显示斑片状肺泡浸润影高度提示EAA，如果伴有相应临床症状则强烈提示EAA。支气管肺泡灌洗（bronchoalveolar lavage，BAL）也有助于确立诊断，典型表现是高度淋巴细胞性肺泡炎。经支气管镜肺活组织检查诊断价值低。开胸肺活检很少用于诊断EAA。肺活检可见肺实质中疏松的肉芽肿病变。

EAA的最佳治疗方法是避免接触。口服或静脉使用糖皮质激素有助于控制症状，并能够防止持续接触时的复发，但是对于远期预后无显著改变。

尽管已经了解EAA的特征和病因，但仍不清楚何故只有一小部分接触者发生EAA。研究发现，HLA－DRB1＊1305和HLA－DQB1＊0501等位基因的发生频率在饲鸽者EAA中升高，而HLA－BRB1＊0802等位基因发生频率下降。另外，TNFα启动子中TNF－2（_－308）多态性的发生率升高，但是这也许不能完全用遗传易感性解释。EAA见于所有年龄段，并且男性和女性均有发病，因而也不能用年龄、性别和暴露时间解释。有趣的是，吸烟对抗体形成和EAA本身均有保护作用。对此也有少数学者持不同看法，他们认为吸烟本身对肺部体征、肺活量以及血沉检测有影响，从而降低了这些检查诊断EAA的敏感性和特异性，导致漏诊，进而夸大了吸烟对EAA的保护作用。额外的伴随因素可能参与发病，这些因素可能是伴随抗原接触的病毒感染和内毒素。在EA A的小鼠模型中，感染仙台病毒的小鼠同时给予抗原刺激，结果抗原反应增强。同样，Fogelmark等发现内毒素加强了对β（1，3）_－D－葡聚糖的反应，当同时给予两种物质时，观察到类似EA A的肺部病变，而分别单独给予β（1，3）－D－葡聚糖和内毒素不产生炎症反应。

最初对于EA A病理生理的认识基于外周血标本和肺活检标本的分析。这些研究报告有特异性补体结合Ig G的沉淀抗体、肺间隔单核细胞浸润和肉芽肿形成。基于此，E A A被认为是由免疫复合物介导的Ⅲ型变态反应和由Th1型T淋巴细胞介导的Ⅳ型变态反应的联合作用。实际上，两者单独或结合的作用均不能完全说明EA A。动物模型和BA L大大有助于理解EA A的细胞和分子机制。

二、炎症细胞在EAA中的作用

E A A的特征是炎症细胞在肺内的明显聚集。导致炎症细胞向肺泡腔聚集的机制复杂，涉及抗原－细胞、细胞－细胞和细胞因子－细胞的互相作用。在疾病急性期，接触抗原后的第一个反应是肺泡和小气道内多形核白细胞增多。这些细胞可以导致炎症因子和趋化因子释放增加，以及弹性蛋白酶（elastase）的产生，后者与慢性EA A病例肺气肿形成有关。中性粒细胞聚集之后是淋巴细胞聚集。

淋巴细胞性炎症反应在对异常抗原致敏和反复抗原刺激后出现。淋巴细胞是E A A患者支气管肺泡灌洗（bronchoalveolar lavage fluid，BA LF）中上升最显著的细胞，占细胞总数的60%～80%，高于其他淋巴细胞性疾病如结节病。暴露于高危环境者常常发生无症状性淋巴细胞肺泡炎。这些淋巴细胞表达活化T淋巴细胞的标志，并对病因抗原特异性敏感。吞噬细胞摄取抗原，将其吞噬分解，或处理呈递至T淋巴细胞使其致敏。这些免疫应答导致T淋巴细胞和B淋巴细胞克隆性增殖。活化的淋巴细胞经血液循环定位于肺实质。几项研究显示EA A的T淋巴细胞在体外经病因抗原刺激后能够增殖，证明其被病因抗原特异性致敏。另外，EA A时肺部记忆T淋巴细胞上升，提示淋巴细胞参与特异性抗原的识别。正常豚鼠输注经培养的淋巴细胞后能引起致敏，更提示特异性抗原识别在E A A中的作用。

实验发现，EA A时聚集于肺部的T细胞表面具有少量特异性标志和有限的T细胞受体（T cell receptor，TCR），增殖的T细胞大部分表达特异性TCR－Vβ（第2，3，5，6，8，13基因片段），属于CD8＋亚群，即EA A时抑制性/细胞毒性CD8＋占优势，CD4/CD8比值降低，而在结节病CD4/CD8比值升高。康复后这种细胞增殖现象消失。移去抗原后，CD8＋T细胞下降，辅助性CD4＋T细胞上升。然而，对于低CD4/CD8比值已有争议。已报道的CD4/CD8比值波动范围较大，一些急性期的病人CD4＋T细胞占优势。已接触的无症状患者BA LF中也有CD8＋T细胞。急性E A A患者的BA LF也发现活化N K细胞升高，同时具有N K特异性标志CD56的细胞增多。糖皮质激素治疗或避免抗原接触后N K细胞活性下降。

E A A患者BA LF中的淋巴细胞不仅数量增加，而且CD69高表达，表明其活性升高。其凋亡少于正常人细胞。IL－1，IL－2等细胞因子释放可能也有助于T细胞存活，后者可能是T细胞数量增多的原因之一。

肺泡炎的发生要求肺泡巨噬细胞（alveolar macrophages，A M）和淋巴细胞相互作用。EAA时AM数量上升，这些细胞在活动期出现。在正常肺，构成肺泡细胞大部分的AM对淋巴细胞有抑制作用，如下调抗原刺激后淋巴细胞的增殖；它们也不能高效地呈递抗原；并通过在体内限制活化T细胞的过度增殖避免免疫系统过度反应而导致的肺组织损伤。然而EAA时的AM加剧丝裂原诱导的淋巴细胞增殖，呈递抗原能力上调。

来自EAA患者的AM参与对吸入抗原的免疫应答目前已有不少研究。淋巴细胞活化要求两条不同的信号通路：第1条是表达在抗原呈递细胞（antigen presenting cells，APC）上的抗原－MHC复合体和TCR的相互作用。单独激活这条通路促进T细胞的无反应力、低反应性或凋亡，这和EAA时的情况正相反。T细胞活化需要第2条信号通路，它由协同刺激分子提供。协同刺激分子包括B7分子：B7－1（CD80）和B7－2（CD86）。CD86常规表达于树突状细胞、B细胞和巨噬细胞等APCs表面，受到刺激后其表达迅速上升。CD80的诱导晚于CD86，表达水平较低。已经证实EAA时的AM B7－1（CD80）和B7－2（CD86）的表达均上调。这表明EAA患者的AM具有淋巴细胞增殖活性，而非上述正常状态下对淋巴细胞的抑制作用。

黏附分子ICAM－1在AM上表达的上调在EAA中也有报道。黏附分子在白细胞向炎症部位聚集过程中具有重要作用。在EAA中，ICAM－1的水平和炎症细胞数目以及肺功能改变相关。其水平在接受治疗或避免接触后迅速下降。

当EAA患者接触抗原时，肺内表达CD14的AM增多，这证实它们实际参与了免疫应答。血清中可溶性CD14（sCD14）水平也升高。其他AM活化的指标有细胞表面白介素2受体（interleukin－2，IL－2R）和血清可溶IL－2R，两者在免疫抑制治疗后均下降。

上述结果显示，尽管EAA被认为是一种淋巴细胞性疾病，实际上AM在抗原识别和随之发生的病理过程中起着重要作用。AM可能是启动EAA的关键细胞。AM是接触抗原后淋巴细胞大量异常聚集的原因。吸烟对EAA的保护作用可能是通过AM以及下调细胞表面B7实现的。有趣的是，病毒使正常者AM表面CD86的表达上调。这可能从理论上解释了病毒增强小鼠对抗原反应的现象，同时为以下假设提供了依据，即病毒可能是人类EAA的触发因子。然而，病毒不增加吸烟者AM表面的CD86表达，这可能是吸烟保护EAA的另一个可能机制。

EAA患者的BALF中肥大细胞也上升。其数量和淋巴细胞平行，但是其作用仍有争议。在急性EAA的BALF存在浆细胞，其出现和较重的肺泡炎相关。其他肺部细胞，如树突状细胞，是否参与EAA尚无研究报道。

三、抗原特异性抗体

抗原特异性抗体（即沉淀素）的作用还不清楚。Pepys在农民肺患者血清中发现特异性抗体，有人质疑这些抗体仅只是接触过抗原的标志，还是又参与了疾病发生的过程。早期的研究提示并支持免疫复合物参与了发病过程。然而，其后的研究，特别是动物实验，明确反驳了EAA是免疫复合物疾病这一观点。不是所有的EAA病例都能检测到特异性抗体；在农民肺尤其如此，这很可能意味着非常规检测的抗原是这些病例的病因。血清中出现抗原绝不等同于EAA，暴露者带有抗体的人数远高于实际发病的人数。在加拿大魁北克等流行地区，10%制奶业农民有抗Saccharopolyspora rectivigula（SR）抗体，然而仅约3/1 000的人发生EAA。几乎一半抗原阳性的农民有无症状淋巴细胞肺泡炎，后者并不预示发病。一项对无症状的、有明确接触史的制奶业农民20年随访研究显示，血清特异性抗体阳性和无症状性淋巴细胞肺泡炎没有远期的临床意义。

E A A患者和动物BA LF特异性免疫球蛋白检测显示高水平的IgG，Ig M和Ig A。Reynolds等首先报道了EA A患者BA LF中的高免疫球蛋白水平。他们证明了BA LF中Ig A，Ig M，Ig G和Ig E对白蛋白的比值比血清中高。Solal－Celigny等证实了这一点，并发现Ig G和Ig A仅在急性农民肺中升高，而在无症状淋巴细胞肺泡炎农民中无改变。在小鼠E A A模型中发现，BA LF特异性免疫球蛋白水平和肺部炎症反应平行。和血清沉淀素相比，BA LF免疫球蛋白和疾病的发病机制关系更密切，避免接触后持续升高的时间更长。肺泡腔中出现浆细胞提示特异性抗体可以在局部产生。尽管抗体的数量和疾病活动度的较密切，但是出现抗体仍不能证明它们参与了发病过程。一项关于饲鸽者EA A的研究认为，类风湿因子阳性结合IgG，Ig A阳性有助于饲鸽者EA A与无症状饲鸽者及其他肺间质性疾病的鉴别。

四、炎症介质

在临床和EA A的实验模型中已经证实促炎症细胞因子在其发病机制中的重要性。促炎症细胞因子和趋化因子活化肺泡巨噬细胞，引起CD8＋淋巴细胞向肺部聚集，进而促进肉芽肿形成以及肺纤维化发展。小鼠和人巨噬细胞在体外用魁北克地区农民肺的病因SR抗原刺激后能够释放急性期细胞因子，例如T NFα和IL－1。来自急性E A A患者的A M分泌这些细胞因子的基础水平明显高于对照。避免接触或糖皮质激素治疗后分泌水平减低。T NFα和IL－1是多效性细胞因子，它们通过上调血管黏附分子ICA M－1和E－选择素以及其后的中性粒细胞聚集在增强炎症反应中起关键作用。中性粒细胞的迁移受到趋化因子（IL－8和GM－CSF）的调节，后者在EA A时也升高。中性粒细胞聚集于肺组织以及巨噬细胞活化促进H ₂O2等氧化剂产生。这可能导致了细胞介导的损伤并引起见于慢性E A A的纤维化。单核细胞趋化蛋白－1（monocyte chemoattractant protein－1，MCP－1）等趋化因子在EA A患者的BA LF中也升高。但是在CCR－2（MCP－1受体）基因敲除动物实验中发现，MCP－1在EA A的炎症反应中并不是必不可少的。动物实验发现EA A也和IL－6和TGFβ有关，前者促进免疫球蛋白产生，后者是具有强大促纤维化和趋化活性的免疫调节细胞因子。IL－10在疾病严重度的调节中起着一定作用。

近来，T细胞相关细胞因子受到了相当大的关注，特别是IFN－γ和IL－2。已经有动物实验证实IFN－γ在EA A的发病过程中起着重要作用，这和EA A患者BA LF中检测到IFN－γ浓度升高是一致的。在IFN－γ基因剔除小鼠中的研究表明，IFN－γ通过诱导趋化因子IP－10，Mig和I－T AC的表达从而介导CXCR3＋/CD4＋T在肺组织的聚集，进而导致肉芽肿形成。以下报道证明了IL－2诱导的细胞增殖在EA A中的作用：在EA A患者BA LF中检测到表达IL－2受体p75亚单位的CD8＋T细胞；这些淋巴细胞在体外经IL－2刺激后能增殖；EA A患者的BA L F中IL－2免疫反应升高。

饲鸽者肺患者和其他间质肺疾病相比，前者BA L F中半胱氨酸－白三烯（L TC₄）浓度升高。在小鼠EA A实验中，EA A的A M比对照组释放更多的L TB₄，L TC₄，PGE₂和T XB₂。白三烯是炎症反应的强大介质，并调节支气管反应性。鉴于EAA通常不伴气道高反应性，因而这些花生四烯酸来源的介质在EAA中的作用仍不清楚。除了促炎症介质的作用，IL－10等抑炎症细胞因子、细胞毒性/抑制性细胞和NK细胞以及分泌型白细胞蛋白酶抑制剂（secretory leukocyte protease inhibitor，SLPI）、抗白细胞蛋白酶（elafin）等蛋白酶抑制剂可能在EAA发生过程中控制炎症反应。

五、表面活性物质和表面活性蛋白

EAA时表面活性物质的产生和分泌发生改变。Jouanel等发现EAA时磷脂酰羟胺和磷脂酰肌醇水平上升，并且表面活性物质的微黏度升高。然而，这些结果随后受到反驳。Lesur等也发现EAA的BALF中各种磷脂的构成和其他肺间质疾病不同。EAA的BALF中表面活性蛋白A水平上升，然而其水平和疾病严重度无关，而且治疗后未迅速下降。表面活性物质和表面活性蛋白在肺中有双重作用，它们降低表面张力，并调节局部的免疫反应。脂质组分变化可能改变了表面活性物质降低表面张力的能力，并导致EAA的肺部功能异常。表面活性物质作用减小可下调肺顺应性，从而下降肺容量，导致急性EAA时的典型限制性通气障碍。表面活性物质脂质通常有免疫抑制作用，近来的研究发现EAA患者这种功能发生了改变。在来自EAA患者的AM中加入正常志愿者的表面活性物质或Survanta（牛表面活性物质）共培养，结果AM的淋巴细胞增殖功能消失。然而，EAA患者的表面活性物质不能削弱淋巴细胞增殖。具有促炎症性质的表面活性蛋白A也可能参与EAA的发病机制。

六、基质分子

活化的AM释放一些涉及肺纤维化发生的因子，包括Ⅲ型前胶原、透明质酸、纤连蛋白（fibronectin，FN）、玻连蛋白（VN）、成纤维细胞生长因子和致纤维化分子，而肺纤维化常见于EAA慢性期。EAA患者肺部这些物质的表达均上调，其中一些可能是疾病活动的指标，但是不能预测远期转归。糖蛋白KL－6在EAA患者的BALF中上升，然而这种上升和其他肺间质疾病或炎症相似。

七、抗蛋白酶

EAA患者的BALF中α1蛋白酶抑制剂和抗白细胞蛋白酶水平上升。这些抗蛋白酶的主要作用是保护肺实质不被中性粒细胞和肺泡巨噬细胞等炎症细胞释放的蛋白酶破坏。EAA时尽管蛋白酶抑制剂水平上升，但是仍发生肺气肿，提示上升的程度仍不足以防止肺组织破坏。

八、结论

EAA是一种已知病因、涉及多种复杂发病机制的疾病。BAL提高了对“肺部炎症反应瀑布”（特别是受到抗原刺激后）的了解。然而，仍存在很多问题。不同细胞和介质在发病机制中的作用仍有待阐明。目前仅有的药物治疗是使用糖皮质激素。

（张　静）

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